陈瑞阳教授在做植物基因染色体标本

最近,5大本的《中国主要经济植物基因组染色体图谱》终于出齐,立刻引起科学界喝彩,也许它永远不会“畅销”,但似乎可以说--对每个人可能都会直接或间接有用。

此书作为“第一部”而被看作填补了“国际空白”。它基本涵盖中国所有栽培作物及其野生植物与近缘植物,收录了自1978-2008年中国各地近4000种经济植物的基因染色体资料,包括中国果树及其野生近缘植物、农作物及其野生近缘植物、园林花卉植物、竹类、药用植物140科、656属、1563种的染色体图版,一些珍贵野生物种的年龄超过5000岁。“杂交水稻之父”袁隆平研用的野生物种自然也被收入其中。

“中国是世界上栽培作物最早和最大的起源地,至今在全国各地还生长着很多珍贵的栽培作物野生祖先及其近缘植物,如野生稻、野生大豆、野生茶和各种野生果树等。”《图谱》主要著者、南开大学生命科学学院教授陈瑞阳说。

应该说,人类的农业历史就是生物资源和基因资源利用的历史。任何一个生物个体都有很多基因。而基因是决定遗传性状的最基本单位。每一个植物的不同组织器官部位以至细胞都具备相同的遗传信息。基因又是演化过来的,在生物系统发育和个体发育中基因是变化着的。在一个种群中,不同个体的基因也是有差异的(每种植物都有各自不同的基因)。身为基因的载体,染色体是千万遗传物质与遗传信息的主要携带者,它控制遗传和变异,并支配生殖和发育,而染色体自身的数目、形态结构和行为也受基因的调控。植物的每一种形状特征和每种疾病都与处在不同位置的染色体有关。植物的基因图谱则表明每条染色体的具体位置,相当于为每种植物登记造册一个带有基因照片的“户口本”。

“关于物种的起源进化,可以从不同层面去考察,我们的着手点是染色体。很多植物间的亲缘关系从染色体都能看出来。”陈教授表示。

对染色体的研究,就结构与功能、行为和进化而言,既可以指向过去,也可以分析它的现在和预测其未来,由此,发展了遗传学、细胞分类学和物种生物学及近年来发展蓬勃的分子细胞遗传学。“这些学科从不同层次、不同角度开展研究,都是以染色体组的组成(一个或多个基因组)和结构为基本单位,或者甚至以单个染色体的识别为基础的。陈瑞阳教授等著的《中国主要经济植物基因组染色体图谱》正是提供了这方面的重要基础资料,它对上述各学科的研究都有重要的参考价值,它是生命科学中的基本建设之一。”曾任国家自然科学基金委员会生命科学部主任的中国科学院植物研究所洪德元院士在这部《图谱》的“序言”中写道。

“目前,一些人与机构过多注重创新或与生产相结合,对于原创性、基础性的学科研究反而普遍不太重视。染色体图谱的基本技术虽然古老,但需要有人完成这样系统性的工作。”洪院士还对国家通讯社新华社的记者如是说。

其实,植物基因组染色体图谱不仅具有重大的科学价值,也具备着非常广泛的“实用”价值,显而易见,对农业、林业等产业的发展均有重大的参考价值,比如,有助于栽培植物的杂交育种(提供了基础资料);再如,科研人员发现,郁金香的老家原本是在中国的新疆,有了基因图谱,人们便完全可以培育出与荷兰品质相当的郁金香。

陈教授他们在从染色体水平对中国主要栽培植物的分类、起源、进化提出了新认识,从细胞水平对起源于中国的栽培作物提供了佐证的同时,还新发现了271种具有重要经济价值和科学意义的多倍体、多倍体复合体和细胞型。

“多倍体”是指体细胞中含有3个或3个以上染色体组的个体,由于来源不同,其形成有2种方式,一是本身由于某种未知原因而使染色体复制之后,细胞不随之分裂,结果细胞中染色体成倍增加,从而形成同源多倍体;另一则是由不同物种杂交产生的多倍体,称为“异源多倍体”。而在某个植物种或与之近缘的群中,混杂着种种多倍体(同源或异源)的现象,或称复合体多倍体种或种群。多倍体在动物界极少发生,在植物界却相当普遍。很多植物种都是通过多倍体途径而产生的。约330‰的物种是多倍体。